DE3900958A1 - HIGH-FREQUENCY GENERATOR FOR HIGH-PERFORMANCE CONSUMERS - Google Patents

HIGH-FREQUENCY GENERATOR FOR HIGH-PERFORMANCE CONSUMERS

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HIMMELWERK GMBH & CO HOCH- UND MITTELFREQUENZANLAG
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenzgenerator mit einem eine Mehrgitterröhre aufweisenden, selbsterregten Oszillator.The invention relates to a high frequency generator with a self-excited multi-lattice tube Oscillator.

Solche Hochfrequenzgeneratoren werden zum Beispiel für die kapazitive oder induktive Anregung von Gasen, insbesondere bei Lasern und Plasma, aber auch beim induktiven Erwärmen von Werkstücken eingesetzt. Je nach Einsatzgebiet wird eine bestimmte Impulsform der Hochfrequenzspannung gefordert.Such high-frequency generators are used, for example, for capacitive or inductive excitation of gases, in particular with lasers and plasma, but also with inductive heating of workpieces used. Depending on the area of application, a certain pulse shape of the high-frequency voltage is required.

Bei einem bekannten Generator der eingangs genannten Art (EP 02 38 122 A1) ist die Mehrgitterröhre als Tetrode ausgebildet. Während das eine Gitter der Röhre ausschließlich für die Rückkopplung des Oszillators verwendet wird, wird das andere Gitter für eine Amplitudenmodulation eingesetzt. Mittels eines elektronischen Verstärkerelementes (Transistor) läßt sich der Spannungspegel an dem Gitter einstellen. Auf diese Art und Weise ist eine Änderung der HF-Wechselspannung möglich, mit dem Ziel, kostenaufwendige Stellglieder, zum Beispiel Thyristorsteller, zu umgehen.In a known generator of the type mentioned (EP 02 38 122 A1) is the multigrid tube as a tetrode educated. During that a grid of the tube exclusively for the feedback of the oscillator  the other grid is used for one Amplitude modulation used. By means of a electronic amplifier element (transistor) can adjust the voltage level on the grid. In this manner and how is it possible to change the HF AC voltage, with the aim of costly actuators to Example to bypass thyristor controller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Erzeugung von Hochfrequenzimpulsen jeder Form ermöglicht.The invention has for its object a High frequency generator of the type mentioned create the generation of high frequency pulses each Form enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hochfrequenzgenerator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an einem Gitter der Mehrgitterröhre eine Steuereinrichtung für eine Impulsbreitenmodulation und an einem anderen Gitter der Mehrgitterröhre eine Steuereinrichtung für eine kombinierte Impulsbreiten- und Amplitudenmodulation angeschlossen sind, wobei die Steuereinrichtungen zu jeder Zeit ansteuerbar und miteinander synchronisierbar sind. Dadurch ist es möglich, HF-Impulse jeder Form zu erzeugen. Bei der Erfindung wird die Impulsbreite der einzelnen Impulse vorrangig durch die Ansteuerung des Gitters erreicht, das an der Rückkopplung des Oszillators angeschlossen ist.This object is achieved with one High-frequency generator of the type mentioned above solved that on a grid of the multi-grid tube Control device for pulse width modulation and on another grid of the multi-grid tube one Control device for a combined pulse width and Amplitude modulation are connected, the Control devices can be controlled at any time and can be synchronized with each other. This makes it possible Generate RF pulses of any shape. In the invention the pulse width of the individual pulses primarily through the Control of the grating achieved that at the feedback of the oscillator is connected.

Durch Verwendung des an der Rückkopplung angeschlossenen Steuergitters für die Impulsbreitenmodulation steht das andere Steuergitter innerhalb des Impulses ausschließlich der Amplitudenmodulation zur Verfügung. Dadurch lassen sich Impulse mit steilen Anstiegs- und Abstiegsflanken nicht nur am Anfang und am Ende eines Impulses, sondern auch innerhalb eines Impulses erreichen. Bei gattungsbildenden Stand der Technik der EP 02 38 122 A1 ist dagegen nicht vorgesehen, die Ansteuerung der beiden Gitter derart zu gestalten, daß beliebige Impulsformen erhalten werden können. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, beliebige Impulsfolgen bei geringster Verlustleistung zu erhalten.By using the connected to the feedback This is the control grid for pulse width modulation other control grids within the pulse only of amplitude modulation. This allows Not only impulses with steep rising and falling edges at the beginning and end of an impulse, but also within of an impulse. At the generic level However, technology of EP 02 38 122 A1 is not provided,  to design the control of the two grids in such a way that any pulse shapes can be obtained. With the solution according to the invention it is possible any Obtain pulse trains with the lowest power loss.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinrichtung für die Impulsbreitenmodulation einen elektronischen Schalter auf, über den das mit der Rückkopplung des Oszillators verbundene Steuergitter wahlweise an eine negative Vorspannung oder an die Kathode der Mehrgitterröhre anschließbar ist.According to one embodiment of the invention, the Control device for pulse width modulation electronic switch on, via which the Feedback of the oscillator connected control grid either to a negative bias or to the cathode the multigrid tube can be connected.

Das Steuergitter für die kombinierte Impulsbreiten- und Amplitudenmodulation weist dagegen einen Spannungsteiler mit einem einstellbaren, von einem elektronischen Bauelement gebildeten Widerstand auf, an dessen Abgriff das Gitter angeschlossen ist. Dieser Spannungsteilabgriff hat den Vorteil, daß bei Änderung der Spannungsteilung keine Zeitverzögerung infolge innerer aufladbarer Kapazitäten des elektronischen Bauelementes auftritt.The control grid for the combined pulse width and In contrast, amplitude modulation has a voltage divider an adjustable, from an electronic component formed resistance, at the tap of which the grid connected. This voltage tapping has the Advantage that none when changing the voltage division Time delay due to internal rechargeable capacity of the electronic component occurs.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Steuereinrichtungen als Stellglieder einem oder mehreren Regelkreisen zugeordnet.According to a further embodiment of the invention two control devices as actuators one or assigned to several control loops.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:In the following the invention will be described in more detail with reference to a drawing explained. In detail show:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Hochfrequenzgenerators und Fig. 1 is a circuit diagram of a high frequency generator and

Fig. 2 ein Impulsdiagramm einer HF-Spannung. Fig. 2 is a timing diagram of an RF voltage.

Der Hochfrequenzgenerator umfaßt einen Oszillator, der im wesentlichen aus einem Schwingkreis SK, einer Mehrgitterröhre T r und einer Rückkopplung RK besteht. Dem Schwingkreis SK ist eine im Schaltbild nicht dargestellte Last angekoppelt, die den Schwingkreis bedämpft. Die Mehrgitterröhre T r wird über eine Drossel L von der Gleichspannungsquelle U A versorgt. Zwischen der Anode A der Mehrgitterröhre T r und dem Verbindungspunkt des Schwingkreises SK und der Rückkopplung RK ist zum Zwecke der Gleichstromentkopplung ein Kondensator C eingeschaltet. Die Kathode K der Mehrgitterröhre T r liegt an Masse.The high-frequency generator comprises an oscillator which essentially consists of an oscillating circuit SK , a multi-grid tube T r and a feedback RK . A load, not shown in the circuit diagram, is coupled to the resonant circuit SK , which dampens the resonant circuit. The multigrid tube T r is supplied via a choke L from the direct voltage source U A. A capacitor C is connected between the anode A of the multi-lattice tube T r and the connection point of the resonant circuit SK and the feedback RK for the purpose of DC decoupling. The cathode K of the multi-grid tube T r is grounded.

Das der Kathode K nächste Steuergitter G 1 ist einerseits an der Rückkopplung RK und andererseits über einen Widerstand R 11 und einen Steuertransistor T 1 an Masse oder über einen Widerstand R 12 an einer negativen Vorspannung V G 1 angeschlossen, je nachdem ob der Transistor T 1 durchgeschaltet oder gesperrt ist.The control grid G 1 closest to the cathode K is connected on the one hand to the feedback RK and on the other hand via a resistor R 11 and a control transistor T 1 to ground or via a resistor R 12 to a negative bias voltage V G 1 , depending on whether the transistor T 1 is switched through or blocked.

Das der Anode nächste Steuergitter G 2 liegt über einen Widerstand R 2 an einer positiven Vorspannung U G 2. An der Zuleitung des Widerstandes R 2 ist ein Steuertransistor T 2 angeschlossen, dessen Emitter an Masse liegt.The anode of the next control grid G 2 through a resistor R 2 to a positive bias voltage U G. 2 A control transistor T 2 , whose emitter is connected to ground, is connected to the supply line of the resistor R 2 .

Der Generator arbeitet auf folgende Weise:The generator works in the following way:

Bei durchgeschaltetem Steuertransistor T 1 und gesperrtem Steuertransistor T 2 schwingt der Oszillator. Bei Sperrung des Steuertransistor T 1 wird die Rückkopplung RK wirkungslos, so daß der Oszillator nicht mehr schwingt. Um die in Fig. 2 dargestellte Hüllkurve der Hochfrequenzspannung zu erzeugen, wird zum Zeitpunkt t 1 der Steuertransistor T 1 durchgeschaltet und der Steuertransistor T 2 gesperrt. Am Steuergitter G 2 liegt somit über den Widerstand R 2 die Spannung U G 2 an, während das Steuergitter G 1 über den Widerstand R 11 an der Kathode liegt. Wird zum Zeitpunkt t 2 bei unverändertem Schaltzustand des Steuertransistors T 1 der Steuertransistor T 2 teilweise durchgesteuert, dann fällt die ursprüngliche Spannung U G 2 am Steuergitter G 2 um den Spannungsabfall am Widerstand R 2 ab. Das hat eine Verminderung der zur Verfügung stehenden Hochfrequenzspannung zur Folge. Wird zum Zeitpunkt t 3 der Steuertransistor T 1 gesperrt dann wird die Spannung am Steuergitter G 1 auf die negative Vorspannung U G 1 erniedrigt, was ein Abreißen der Schwingungen des Oszillators zur Folge hat. Da die Zeitpunkte t 1, t 2, t 3 und der Grad der Durchsteuerung des Steuertransistors T 2 frei gewählt werden können, ist es möglich, jede Art von Impuls zu erzeugen.When the control transistor T 1 is switched on and the control transistor T 2 is blocked, the oscillator oscillates. When the control transistor T 1 is blocked, the feedback RK becomes ineffective, so that the oscillator no longer oscillates. In order to generate the envelope of the high-frequency voltage shown in FIG. 2, the control transistor T 1 is turned on at the time t 1 and the control transistor T 2 is blocked. Control grid G 2 thus the voltage U G 2 is higher than the resistance R of 2, while the control grid G 1 is greater than the resistance R 11 at the cathode. If the control transistor T 2 is partially turned on at time t 2 with the switching state of the control transistor T 1 unchanged, then the original voltage U G 2 at the control grid G 2 drops by the voltage drop across the resistor R 2 . This leads to a reduction in the available high-frequency voltage. If the control transistor T 1 is blocked at the time t 3 , then the voltage at the control grid G 1 is reduced to the negative bias voltage U G 1 , which results in the oscillations of the oscillator being torn off. Since the times t 1 , t 2 , t 3 and the degree of control of the control transistor T 2 can be chosen freely, it is possible to generate any type of pulse.

Claims (4)

1. Hochfrequenzgenerator mit einem eine Mehrgitterröhre (T r ) aufweisenden selbsterregten Oszillator (SK, RK, T r ) dadurch gekennzeichnet, daß an einem Steuergitter (G 1) der Mehrgitterröhre (T r ) eine Steuereinrichtung (R 11, R 12, V G 1, T 1) für eine Impulsbreitenmodulation und an einem anderen Steuergitter (G 2) der Mehrgitterröhre (T r ) eine Steuereinrichtung (R 2, U G 2, T 2) für eine kombinierte Impulsbreiten- und Amplitudenmodulation angeschlossen sind, wobei beide Steuereinrichtungen (R 11, R 12, V G 1,T 1, R 2, U G 2, T 2) zu jeder Zeit ansteuerbar und miteinander synchronisierbar sind.1. A high-frequency generator having a multi mesh tube (T r) self-excited oscillator (SK, RK, T r), characterized in that to a control grid of the multi-grid tube (G 1) (T r) a control means (R 11, R 12, V G 1 , T 1 ) for pulse width modulation and to another control grid ( G 2 ) of the multi-grid tube ( T r ) a control device ( R 2 , U G 2 , T 2 ) for a combined pulse width and amplitude modulation are connected, both control devices ( R 11 , R 12 , V G 1 , T 1 , R 2 , U G 2 , T 2 ) can be controlled and synchronized with one another at any time. 2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (R 11, R 12, U G 1, T 1) für die Impulsbreitenmodulation einen elektronischen Schalter (T 1) aufweist, über den das mit der Rückkopplung (RK) für den Oszillator (SK, RK, T r ) verbundene Steuergitter (G 1) wahlweise an eine negative Vorspannung (U G 1) oder an die Kathode (K) der Mehrgitterröhre (T r ) anschließbar ist. 2. High-frequency generator according to claim 1, characterized in that the control device ( R 11 , R 12 , U G 1 , T 1 ) for pulse width modulation has an electronic switch ( T 1 ), via which the feedback ( RK ) for The control grid ( G 1 ) connected to the oscillator ( SK, RK, T r ) can optionally be connected to a negative bias voltage ( U G 1 ) or to the cathode ( K ) of the multi-grid tube ( T r ). 3. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (R 2, U G 2, T 2) für die kombinierte Impulsbreiten- und Amplitudenmodulation einen Spannungsteiler (R 2, T 2) mit einem einstellbaren, von einem elektronischen Bauelement (T 2) gebildeten Widerstand aufweist, an dessen Abgriff das Steuergitter (G 2) angeschlossen ist.3. High-frequency generator according to claim 1 or 2, characterized in that the control device ( R 2 , U G 2 , T 2 ) for the combined pulse width and amplitude modulation a voltage divider ( R 2 , T 2 ) with an adjustable, by an electronic component ( T 2 ) formed resistor, at the tap of which the control grid ( G 2 ) is connected. 4. Hochfrequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuereinrichtungen (R 11, R 12, V G 1, T 1, R 2, U G 2, T 2) als Stellglieder einem oder mehreren Regelkreisen zugeordnet sind.4. High-frequency generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two control devices ( R 11 , R 12 , V G 1 , T 1 , R 2 , U G 2 , T 2 ) are assigned as actuators to one or more control loops .
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